Чаще всего представления о боре связывают не с просто вещество, чиито свойства са малко известни, и със съединения - борна киселина или нейната сол, наречена кафява. Елементът бор е широко разпространен в земната кора, достатъчно е да се каже, че повече от сто скали и минерали го съдържат в състава му. В нашата статия ще изследваме физичните и химичните свойства на елемента и ще разгледаме областите на приложение на бор и неговите съединения в промишлеността, медицината и селското стопанство. Интересен е и въпросът за влиянието на боратите върху човешкото тяло и тяхната роля в обмяната на веществата, които ще разберем чрез конкретни примери.
Характеристики на физичните свойства
За човек, който не е свързан с химията, основенХарактеристиките на елементите - агрегатно състояние, плътност, точка на кипене или точка на топене - са малко известни. Освен това, като просто вещество, елементът бор не се среща в природата. При нормални условия, това е аморфна, тъмно оцветена маса. Кристалната форма има различен цвят: безцветен, червен или сив. Съединението може да образува до десет вида алотропни модификации, които се различават по структурата на кристалната решетка. Тя, от своя страна, зависи от температурата на веществото. Борът е крехък, но много твърд, и тази характеристика е на второ място след диаманта, а също така води и електрически ток.
Положение в периодичната система: характерни особености на съединението
Свойствата на елемента бор се определят от мястотокойто той заема в периодичната таблица на химичните елементи D.I. Менделеев. Като p-елемент, изследваното вещество проявява както неметални, така и метални свойства, а в съединенията има окислително състояние +3. Това означава, че за образуването на химическа връзка, борен атом отделя три от неговите електрони, разположени на последното енергийно ниво. Той има много общи физични и химични свойства със силиций, разположен в периодичната таблица по диагонал. В 13-та група от таблицата, свойствата на химичния елемент бор имат най-ярко изразения неметален характер. С увеличаване на ядрения заряд на атома във всички останали представители - алуминий, галий и индий - се наблюдава постепенно увеличаване на признаците на металите. Атомите на елемента се намират под формата на два изотопа с масови числа 10 и 11. Първият от тях има интересно свойство, което позволява използването на изотопа в ядрената физика, а другото се използва активно в металургичното производство. Нека се запознаем с тях по-подробно.
Ролята на елемента в съвременните индустрии
изотоп 10B е в състояние да абсорбира бързо движениеядрени енергийни реактори елементарни частици - неутрони. Използва се като фактор, който не позволява ядрената реакция да премине в неконтролирана фаза, завършваща с експлозия. При топене на черни и цветни метали се използва просто вещество като добавка, която намалява размера на зърното на сплавта, което значително подобрява физическите му свойства. Способността да се образува слой върху метални повърхности - тази характеристика на химичния елемент бор, наречена борниране, подобрява качеството на продуктите, предпазвайки ги от корозия.
Как да получите просто вещество?
Безплатен бор под формата на аморфен прахда се получи чрез редукция на неговия оксид с метален магнезий. Полученото съединение съдържа примеси, не се използва широко. Следователно наскоро се използва методът за термично разлагане на борани - съединения с водород или редукция на борни халиди. В този случай чистотата на бора е висока. Има вид на черен и много твърд кристал.
Разпространение сред природата
Повече от сто минерали и руди съдържат елемент под формата на борати и боросиликати. Най-известните от тях са датолит и кристален Na2В2ох7 × 10 H2О, наречена бура.Те са част от скалите, образувани в резултат на вулканични изригвания, както и тези с утаечен произход. Ето още няколко представители на съдържащи бор скали. Например, минералът с име авогадрит, кръстен на италианския химик А. Авогадро, който определи моларния обем на газовете. Това е сложно съединение от калий, флуор и бор. Друго, доста рядко съединение, улексит, е кристален хидрат на калциеви и натриеви борати. Или пейнит - минерал, съдържащ склад от ценни елементи като алуминий, цирконий, бор. Характеристиката на един елемент ще бъде непълна, ако не си припомним широкото му разпространение в състава на геотермални минерални води, гейзери и морска вода. Особено високо съдържание на йон В3+ записани в балнеологични и питейни извори на Кавказ и Крим.
Характеристики на реакциите с химикали
Както казахме, свойствата на бора са до голяма степенприличат на силиций. При обикновена температура и налягане той е доста пасивен и взаимодейства само с най-активния неметал - флуор. При нагряване реагира с хлор, бром и други халогени, както и с фосфор, азот и въглерод. За да се получи съединение на бор с водород, се използва реакция между силна неорганична киселина и борати на алкални и алкалоземни метали. При редокс-реакции с оксиди като фосфор или силиций, борният елемент се държи като редуциращ агент, но изобщо не взаимодейства с алкали. Триосновна киселина - Н3ПО3което е важна суровина за промишленосттаможе да се получи чрез въздействие върху обикновено вещество от горещи разтвори на азотна или сярна киселина или чрез разтваряне на бор в аква регия: смес от азотна и солна киселина. Борната киселина има изразени бактерицидни свойства и се използва в медицината. Въпреки това, в големи дози той е силно токсичен, следователно употребата му в момента е ограничена.
Соли на борна киселина
Ако боратите са споменати в химическата литература, тогава говорим за соли на тетраборната киселина H2В4ох7 или други по-малко хидратирани съединения,от обикновената борна киселина. Натриевият тетраборат е от най-голямо значение за промишлеността; в ежедневието той често се нарича боракс. При производството на фаянс и порцелан, борният елемент се използва като компонент на глазурата, а при производството на емайлиран стъклен шнек е част от неговото покритие. Натриевият тетраборат отдавна се използва в стъклената промишленост, за да придаде на стъклото специални свойства, например висока прозрачност и способност да предават до 75% от всички ултравиолетови лъчи, възприемани от живи предмети.
Борът като микроелемент в организмите
Този компонент е най-важен.на растенията. Той е част от фитохормоните, които регулират развитието на образователната тъкан - меристемата, разположена по върховете на младите издънки и в точката на растежа на растенията. Ако почвата е бедна на B йони3+, тогава има не само изоставане в развитието,но и инхибиране на репродуктивните функции и растението престава да образува цветя. Химичният елемент бор влиза в почвата заедно с минерални торове, които се прилагат през есента.
Има индикаторни растения, по които можем да преценим съдържанието на съединението в почвения разтвор. Например халофитният халат с висока концентрация на BO аниони33- става гигантски, и soleros ипелинът степ престава да расте. Борът е важен за човешкото тяло. Той влияе върху функцията на инсулина, повишава активността му, регулира производството на полови хормони и провежда възбуждане по протежение на нервното влакно.
В нашата статия описахме елемента бор и открихме неговото значение за човешкия живот.
